(57)【要約】【課題】  発熱体に特別な工夫を加えることなく、安価で断熱性の高い断熱材を用いることができ、且つ一般的な熱プレス装置にて製造可能な面状発熱体を提供する。【解決手段】  裏面外皮材１と断熱材２と発熱体３と表面外皮材４とが積層された面状発熱体に関する。裏面外皮材１としてオレフィン系熱可塑性樹脂フィルムを用いると共に断熱材２としてフェルトよりなる第１断熱材２ａと高分子発泡体からなる第２断熱材２ｂとを用い、第１断熱材２ａを発熱体３側に配置する。裏面外皮材１のオレフィン系熱可塑性樹脂フィルムにより断熱材２を保護及び補強することができる。発熱体３と第２断熱材２ｂとが直接触れないようにすることができる。発熱体３をフェルトの第１断熱材２ａで包持することができる。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
裏面外皮材と断熱材と発熱体と表面外皮材とが積層された面状発熱体において、裏面外皮材としてオレフィン系熱可塑性樹脂フィルムを用いると共に断熱材としてフェルトよりなる第１断熱材と高分子発泡体からなる第２断熱材とを用い、第１断熱材を発熱体側に配置して成ることを特徴とする面状発熱体。
【請求項２】
融点が異なる複数の樹脂層で形成されるオレフィン系熱可塑性樹脂フィルムを裏面外皮材として用い、最も融点が低い樹脂層が第２断熱材側となるように裏面外皮材を配置して成ることを特徴とする請求項１に記載の面状発熱体。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の面状発熱体を製造するにあたって、オレフィン系熱可塑性樹脂フィルムからなる裏面外皮材と、高分子発泡体からなる第２断熱材と、フェルトよりなる第１断熱材と、発熱体を設けた表面外皮材とを、下からこの順でホットメルト接着剤を介して重ね合せた後、ホットプレスにより熱融着することを特徴とする面状発熱体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主に電気カーペットなどに使用される高いクッション性、経済性及び滑り止め機能などを兼ね備える面状発熱体及びその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電気カーペットなどに使用される一般的な面状発熱体は多種多様なものが提案されており（例えば、特許文献１参照）、その例として図８に示すように、裏面材３０と表面材３１との間に発熱体３２を挟み込み、接着剤を介して裏面材３０と表面材３１と発熱体３２とを一体化することで製造されている。このような面状発熱体の裏面材３０と表面材３１としては主にフェルト（不織布）が用いられている。また、断熱性を向上させる目的で裏面材３０にウレタンフォームを使用したものや、電気カーペットとして使用した場合にその移動を防止する目的で裏面材３０の床面側に合成ゴム系の樹脂層３３などで滑り止め加工を施したものなどが提案されている。ここで、発熱体３２としては通電により発熱するヒータ線３２ａを絶縁外被３２ｂで被覆した発熱線を用いることができる。
【０００３】
しかし、断熱性・クッション性に優れるウレタンフォームを断熱材として裏面材３０に使用すると、以下のような問題があった。
【０００４】
ウレタンフォームは一般的にポリオールとイソシアネートの２つの原材料を混合して化学反応を起させ、そのときに発生する炭酸ガスを発泡ガスとしてフォーム体を形成するように製造されるが、化学反応を促進させるために、製造過程でアミン系化合物を触媒として混入している場合が多い。そして、触媒は通常化学反応自体に直接関与しないため、使用されたアミン系化合物はフォーム体に残存しているケースがほとんどである。一方、面状発熱体の熱源である発熱体３２として使用される発熱線（感熱線や感熱発熱線なども含む）は、その加工性の良さや経済性の面から絶縁外被３２ｂとしてハロゲン系高分子材料すなわち塩化ビニル樹脂を使用していることが多い。そのために、ウレタンフォームである裏面材３０が発熱線の絶縁外被３２ｂに直接触れるような状態で使用すると、アミン系化合物が絶縁外被３２ｂに移行して塩化ビニル樹脂の分子を分解し、絶縁外被３２ｂの物理物性を低下させてしまう現象が発生する（この現象をアミン汚染と呼ぶ）。そして、このアミン汚染により最悪の場合、絶縁外被３２ｂにクラック等が発生してしまって絶縁性能が低下する恐れがある。従って、ウレタンフォームを裏面材３０として使用する場合は、発熱線の絶縁外被３２ｂの外側にアミン系化合物の侵入を防止するバリアー層を設けたりして対策を講じる必要があった。
【０００５】
また、ウレタンフォームのみで裏面材３０を形成した場合、電気カーペット等としての使用時の繰り返しの踏みつけなどの動的負荷に耐えるためには発泡倍率を小さくせざるを得ず、結果として断熱性能が低下したり経済性が低下したりするという制約があった。また、発泡倍率を小さくしたウレタンフォームの裏面材３０では、図９（ａ）に示すような重たいテーブルの脚などによる踏みつけ荷重２０や図９（ｂ）に示すようなキャスター付の椅子などによる往復荷重２１が上側から作用した場合に、ウレタンフォームの変形が大きいために、上記の荷重がかかった箇所で発熱体３２が大きく変形してしまい、発熱体３２の断線等の破損の原因となっていた。
【０００６】
さらに、ウレタンフォームは気泡同士がつながった状態であるため、引き裂けや引っ掻きなどに弱点があり、断熱材として使用するには床面に接触する側に例えばシート状の補強材層を設ける必要がある。
【特許文献１】特開平５−１３５８６４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、発熱体に特別な工夫を加えることなく、安価で断熱性の高い断熱材を用いることができ、且つ一般的な熱プレス装置にて製造可能な面状発熱体及びその製造方法を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の面状発熱体Ａは、裏面外皮材１と断熱材２と発熱体３と表面外皮材４とが積層された面状発熱体において、裏面外皮材１としてオレフィン系熱可塑性樹脂フィルムを用いると共に断熱材２としてフェルトよりなる第１断熱材２ａと高分子発泡体からなる第２断熱材２ｂとを用い、第１断熱材２ａを発熱体３側に配置して成ることを特徴とするものである。
【０００９】
この発明にあっては、裏面外皮材１のオレフィン系熱可塑性樹脂フィルムにより断熱材２を保護及び補強することができ、第２断熱材２ｂとして比較的発泡倍率の高い高分子発泡体を用いても引き裂けや引っ掻きなどの力が作用した場合でも、ちぎれ等の損傷が発生しないものであり、従って、安価で断熱性の高い断熱材を用いることができるものである。また、発熱体３と高分子発泡体からなる第２断熱材２ｂとの間にフェルトよりなる第１断熱材２ａを介在させることができ、発熱体３と第２断熱材２ｂとが直接触れないようにすることができるものであり、従って、塩化ビニル樹脂を絶縁外被として用いた発熱線を発熱体３とすると共に高分子発泡体からなる第２断熱材２ｂをウレタンフォームとした場合に、第２断熱材２ｂに含まれているアミン系化合物が絶縁外被に移行しないようにして塩化ビニル樹脂の分子の分解を防止することができ、発熱体３にバリアー層を設けるなどの特別な工夫を加えることなく、発熱体３の絶縁外被の劣化等の物理物性の低下を防止することができるものである。さらに、面状発熱体Ａに踏みつけ荷重や往復荷重などの静的或いは動的負荷が作用した場合でも、発熱体３をフェルトの第１断熱材２ａで包持することができ、発熱体３の損傷等による寿命を損なう恐れがないものである。
【００１０】
また、本発明の面状発熱体Ａにあっては、融点が異なる複数の樹脂層１ａ、１ｂで形成されるオレフィン系熱可塑性樹脂フィルムを裏面外皮材１として用い、最も融点が低い樹脂層１ａが第２断熱材２ｂ側となるように裏面外皮材１を配置するのが好ましい。
【００１１】
この発明によれば、裏面外皮材１の最も融点が低い樹脂層１ａをホットメルト接着剤として第２断熱材２ｂに熱融着させることができ、断熱材２の裏面側の外皮を裏面外皮材１で形成するのと同時に、面状発熱体Ａの滑り止めを裏面外皮材１で施すことができ、さらに外観を綺麗に仕上げることができるものである。
【００１２】
本発明の面状発熱体Ａの製造方法は、請求項１又は２に記載の面状発熱体Ａを製造するにあたって、オレフィン系熱可塑性樹脂フィルムからなる裏面外皮材１と、高分子発泡体からなる第２断熱材２ｂと、フェルトよりなる第１断熱材２ａと、発熱体３を設けた表面外皮材４とを、下からこの順でホットメルト接着剤５を介して重ね合せた後、ホットプレスにより熱融着することを特徴とするものである。
【００１３】
この発明によれば、一般的な熱プレス装置にて面状発熱体Ａが製造可能であり、安価で簡単に面状発熱体Ａを製造することができるものである。
【発明の効果】
【００１４】
本発明は、裏面外皮材のオレフィン系熱可塑性樹脂フィルムにより断熱材を保護及び補強することができ、第２断熱材として比較的発泡倍率の高い高分子発泡体を用いても引き裂けや引っ掻きなどの力が作用した場合でも、ちぎれ等の損傷が発生しないものであり、従って、安価で断熱性の高い断熱材を用いることができるものである。また、発熱体と高分子発泡体からなる第２断熱材との間にフェルトよりなる第１断熱材を介在させることができ、発熱体と第２断熱材とが直接触れないようにすることができるものであり、従って、塩化ビニル樹脂を絶縁外被として用いた発熱線を発熱体とすると共に高分子発泡体からなる第２断熱材をウレタンフォームとした場合に、第２断熱材に含まれているアミン系化合物が絶縁外被に移行しないようにして塩化ビニル樹脂の分子の分解を防止することができ、発熱体に特別な工夫を加えることなく、発熱体の絶縁外被の劣化等の物理物性の低下を防止することができるものである。さらに、面状発熱体に踏みつけ荷重や往復荷重などの静的或いは動的負荷が作用した場合でも、発熱体をフェルトの第１断熱材で包持することができ、発熱体の損傷等による寿命を損なう恐れがないものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明を実施するための最良の形態を説明する。
【００１６】
本発明の面状発熱体Ａはその外観がシート状に形成されるものであって、図２に示すように、面状発熱体Ａの角部に温度コントローラ１１を設けることによって、電気カーペットとして使用することができるものである。温度コントローラ１１には電源コード１２が接続されており、この電気コード１２を通じて面状発熱体Ａに内蔵されている発熱体３に商用電気が供給可能に形成されている。
【００１７】
本発明では裏面外皮材１としてオレフィン系熱可塑性樹脂フィルムを用いる。また、このオレフィン系熱可塑性樹脂フィルムとしては、図３に示すように、融点が異なる複数（二層）の樹脂層１ａ、１ｂが積層したものを用いることができる。このようなオレフィン系熱可塑性樹脂フィルムとしては、例えば、エチレン−酢酸ビニル共重合樹脂で厚み１５〜８０μｍ、好ましくは４０μｍに形成される樹脂層１ａと、ランダム重合ポリプロピレンで厚み２０〜１００μｍ、好ましくは５０μｍに形成される樹脂層１ｂとがインフレーション成形により同時に成形された二層化フィルムを用いることができるが、樹脂層１ａ、１ｂの材質や厚みあるいはフィルムの成形方法は上記に限定されるものではない。また、樹脂層１ａ、１ｂの融点を異ならせるにあたっては、種類の異なる樹脂を用いたり種類が同じであっても重合度を異ならせた樹脂を用いたりするものである。さらに、裏面外皮材１は三層以上の融点が異なる複数の樹脂層１ａ、１ｂ…が積層一体化されたものであっても良い。
【００１８】
本発明では、フェルトよりなる第１断熱材２ａと高分子発泡体からなる第２断熱材２ｂとの二層で断熱材２を形成する。第１断熱材２ａのフェルトとしては、例えば、ポリエチレンテレフタレートなどのポリエステル繊維を用いたポリエステルニードルパンチ不織布を使用することができる。また、ポリエステルニードルパンチ不織布としては、例えば、目付量２５０〜５００ｇ／ｍ２、好ましくは３００ｇ／ｍ２で、厚み３〜８ｍｍ、好ましくは４ｍｍのものを使用することができ、これにより、第１断熱材２ａは適度なクッション性と反発弾性を有するように形成することができる。また、上記ポリエステルニードルパンチ不織布の見掛け密度（かさ密度）は、特に限定されないが、面状発熱体Ａに用いる断熱材２として適度な弾力性と耐へたり性と断熱性を確保するために、５０〜１２０ｋｇ／ｍ３程度の範囲から選択するのが好ましい。尚、第１断熱材２ａのフェルトとしてはポリエステルニードルパンチ不織布に限定されるものではなく、硬綿などを使用しても良い。また、第１断熱材２ａのフェルトの目付量としては２５０ｇ／ｍ２以上あれば良く、これにより、大きな荷重（面荷重）が面状発熱体Ａに作用した場合であっても、発熱体３として用いる一般的な発熱線（感熱線や感熱発熱線などを含む）の外径約２ｍｍを第１断熱材２ａに食い込ませて吸収することができる。
【００１９】
一方、高分子発泡体からなる第２断熱材２ｂとしては、例えば、厚み７ｍｍで発泡倍率４５倍のウレタンフォームなどを用いることができるが、これに限定されるものではなく、材質や厚み、発泡倍率等は適宜変更可能である。
【００２０】
本発明で用いる発熱体３としては従来から電気カーペットの発熱体などとして用いられている一般的な発熱線（感熱線や感熱発熱線などを含む）で外径約２ｍｍのものを使用することができる。このような発熱体３は図４に示すように、通電により発熱するヒータ線３ａを塩化ビニル樹脂などの絶縁外被３ｂで被覆し、さらに絶縁外被の外面にポリエチレンなどのオレフィン系樹脂を接着層として設けて形成することができる。
【００２１】
本発明において表面外皮材４としては、ポリエチレンテレフタレートなどのポリエステル繊維を用いたポリエステルニードルパンチ不織布を使用することができる。また、この場合のポリエステルニードルパンチ不織布としては、例えば、目付量１００〜３００ｇ／ｍ２、好ましくは１８０ｇ／ｍ２で、厚み１〜３ｍｍ、好ましくは１．５ｍｍのものを使用することができるが、これに限定されるものではない。
【００２２】
本発明においてホットメルト接着剤５としては、厚み０．０１〜０．５ｍｍ程度の接着用のポリエチレンフィルムなどを用いることができる。
【００２３】
そして、上記のような材料を用いて面状発熱体Ａを形成するにあたっては、次のようにして行なう。まず、表面外皮材４の下面（裏面）に発熱体３を固着することによって、表面材ユニット１５を形成する。表面外皮材４の発熱体３を固着するには、図５に示すように、下プレス盤１６の上にジグザグ形状などの所望の形状に発熱体３を配置した後、この発熱体３の上に表面外皮材４を載置し、この後、表面外皮材４の上側から上プレス盤１７を近づけて上プレス盤１７と下プレス盤１６との間で発熱体３と表面外皮材４とを加熱加圧する。そして、この加熱加圧成形により発熱体３の最外面にある接着層を表面外皮材４の下面に熱融着させることによって、表面外皮材４と発熱体３が一体化された表面材ユニット１５を形成することができる。尚、図５において、１８はスペーサであって、加熱加圧成形の際に表面外皮材４と発熱体３が押し潰されないように、上プレス盤１７と下プレス盤１６との間にスペーサ１８を介在させるものである。また、加熱加圧成形の条件は適宜設定することができるが、例えば、温度１２０〜１５０℃、圧力５０〜１００ｋＰａ、時間１５〜４５秒間とすることができる。また、上記の加熱加圧成形の際の加熱は少なくとも上プレス盤１７で行ない、好ましくは上プレス盤１７と下プレス盤１６の両方で加熱する。
【００２４】
次に、上記の表面材ユニット１５と他の材料とを積層することによって、本発明の面状発熱体Ａを形成する。すなわち、図６に示すように、下から裏面外皮材１、第２断熱材２ｂ、ホットメルト接着剤５、第１断熱材２ａ、ホットメルト接着剤５、表面材ユニット１５の順番で材料を重ね合せると共にこれらの重ね合わせたものを上プレス盤１７と下プレス盤１６の間に配置し、この後、上プレス盤１７と下プレス盤１６との間で重ね合わせたものを加熱加圧（ホットプレス）する。そして、この加熱加圧成形により表面材ユニット１５と第１断熱材２ａとを上側のホットメルト接着剤５で熱融着すると共に第１断熱材２ａと第２断熱材２ｂとを下側にホットメルト接着剤５で熱融着し、さらに裏面外皮材１の樹脂層１ａの熱融着で裏面外皮材１を第２断熱材２ｂの下面に接着する。このようにして表面外皮材４と発熱体３と断熱材２及び裏面外皮材１が一体化された面状発熱体Ａを形成することができる。尚、図６において、１８はスペーサであって、加熱加圧成形の際に上記の重ね合わせたもの（特に、第１断熱材２ａや第２断熱材２ｂ）が押し潰されないように、上プレス盤１７と下プレス盤１６との間にスペーサ１８を介在させるものであり、これにより、上記の材料を用いた場合は、例えば、厚み７〜１６ｍｍ、好ましくは約１２ｍｍの面状発熱体Ａを形成することができる。また、加熱加圧成形の条件は適宜設定することができるが、ホットメルト接着剤５の融点及び裏面外皮材１の融点が低い方の樹脂層１ａの融点よりも高い温度であることが必要であり、例えば、温度１２０〜１５０℃、圧力５０〜２００ｋＰａ、時間４５〜９０秒間、好ましくは温度１４０℃、圧力１００ｋＰａ、時間１分間とすることができる。
【００２５】
上記のようにして形成される面状発熱体Ａは、塩化ビニル樹脂等の絶縁外被を有する発熱体３と、ウレタンフォームで形成される第２断熱材２ｂとの間に、フェルトで形成される第１断熱材２ａを介在させるので、第２断熱材２ｂに含まれているアミン系化合物が発熱体３の絶縁外被に移行しないように第１断熱材２ａで遮断することができ、第２断熱材２ｂのアミン系化合物による発熱体３の劣化を防止あるいは低減することができるものである。しかも、第１断熱材２ａはクッション性と反発弾性を有するフェルトを第２断熱材２ｂよりも上側において発熱体３の直下に配置するので、図７（ａ）に示すような重たいテーブルの脚などの踏みつけ荷重２０や、図７（ｂ）に示すようなキャスター付きの椅子などの往復荷重２１が面状発熱体Ａに上側から作用したとしても、発熱体３を第１断熱材２ａに沈め込む（埋め込む）ことができ、これにより、上記の荷重２０、２１を吸収して発熱体３に直接大きな負担が掛からないようにして発熱体３の破損を防止することができるものである。特に、第１断熱材２ａを構成するポリエステルニードルパンチ不織布として目付量３００ｇ／ｍ２で厚さ４ｍｍとする場合は、例えば、９８ｋＰａ（≒１．０ｋｇｆ／ｃｍ２）程度の大きな荷重（面荷重）が掛かった場合でも、発熱体３が第１断熱材２ａに埋まり込む状態となり、過剰なストレスが発熱体３に加わらないようにすることができる。ここで、上記の「９８ｋＰａ（≒１．０ｋｇｆ／ｃｍ２）程度の大きな荷重（面荷重）」は、質量６０ｋｇの四本脚のテーブルで脚一本の接地面積を４ｃｍ×４ｃｍとした場合において脚一本により面状発熱体Ａに加えられる荷重の値とほぼ同じであり、従って、このようなテーブルを同一箇所に置き続けたとしても、上記と同様の第１断熱材２ａの圧縮反力により過剰なストレスが発熱体３に加わらないようにテーブルの荷重を支えることができるものである。
【００２６】
そして、本発明の面状発熱体Ａでは上記のように、第１断熱材２ａにフェルトを使用して動的や静的の荷重に対して耐久力を確保しているので、第２断熱材２ｂとしてそれほど大きな耐久力を必要とせず、比較的発泡倍率の高いウレタンフォーム等の高分子発泡体を使用することができ、従って、安価で断熱性の高い高分子発泡体を断熱材２として用いることができるものである。ここで、高分子発泡体の発泡倍率は任意に選ぶことができるが、発泡倍率が低すぎるものを選定すると、面状発熱体Ａの折り畳みが困難になるだけでなく、重量も大きくてコストも高くなる恐れがある。一方、発泡倍率が高すぎるものを選定すると、面状発熱体Ａに着座したときのクッション感が不足するだけでなく、耐久性の低下（へたれ）等も問題になる恐れがある。従って、高分子発泡体の発泡倍率は約２０〜５０倍の範囲から選ぶのが好ましい。
【００２７】
また、裏面外皮材１をエチレン−酢酸ビニル共重合樹脂に形成される樹脂層１ａと、ランダム重合ポリプロピレンで形成される樹脂層１ｂとで形成し、融点が低い方の樹脂層１ａが、融点が高い方の樹脂層１ｂよりも第２断熱材２ｂ側となるように、融点が低い方の樹脂層１ａを第２断熱材２ｂに接触させて裏面外皮材１と第２断熱材２ｂとを重ね合わせて配置するので、上記加熱加圧成形による一体化成形でウレタンフォームよりなる第２断熱材２ｂに裏面外皮材１を保護・補強層として接着することができ、柔軟で破損しやすい第２断熱材２ｂの表面を裏面外皮材１の保護及び補強を図ることができるものであり、しかも、面状発熱体Ａの下面はタック性を有するランダム重合ポリプロピレン製の樹脂層１ｂで形成することができ、上記のような裏面外皮材１による第２断熱材２ｂの保護・補強と同時に、裏面外皮材１の樹脂層１ｂによる面状発熱体Ａの滑り止めも施すことができるものである。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の実施の形態の一例を示す一部の断面図である。
【図２】同上の全体を示す概略の斜視図である。
【図３】同上の裏面外皮材の一例を示す一部の断面図である。
【図４】同上の発熱体の一例を示す断面図である。
【図５】同上の表面ユニットの製造方法の一例を示す断面図である。
【図６】同上の面状発熱体の製造方法の一例を示す断面図である。
【図７】同上の面状発熱体に荷重がかかった状態を示し、（ａ）（ｂ）は一部の概略の断面図である。
【図８】従来例の一例を示す一部の断面図である。
【図９】従来例の面状発熱体に荷重がかかった状態を示し、（ａ）（ｂ）は一部の概略の断面図である。
【符号の説明】
【００２９】
１  裏面外皮材
１ａ  樹脂層
１ｂ  樹脂層
２  断熱材
２ａ  第１断熱材
２ｂ  第２断熱材
３  発熱体
４  表面外皮材
５  ホットメルト接着剤
Ａ  面状発熱体
【図１】
2005135643.tif 000003
【図２】
2005135643.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2005135643.tif 000008
【図７】
2005135643.tif 000009
【図８】
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【図９】
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